第三代半导体材料碳化硅(SiC)具有禁带宽度大、热导率高、临界雪崩击穿电场强度高、饱和载流子漂移速度大等优点,是制作高温、大功率、抗辐射电力电子器件的理想材料之一。作为电力电子器件,SiC光触发晶闸管(LTT)在简化驱动电路、提升抗电磁干扰能力等方面具有极大优势。经多年发展,国内外SiC LTT的研究工工作已取得可喜成绩。但与硅(Si)材料不同,常温下p型重掺SiC存在受主杂质电离率低的特点,由此导致的SiC p+n结空穴低注入现象对SiC LTT性能的影响及作用机制的研究鲜有报道。为此,本文在系统分析SiC LTT的基本结构、工作原理与电学特性基础上,通过建立4H-SiC LTT数值仿真模型,对SiC LTT空穴低注入现象的形成机理及不良影响进行了系统的研究,以改善器件性能为目标,开展了4H-SiC LTT新结构的理论与实验研究工作。主要研究内容和成果如下:1.开展了SiC LTT p+n发射结空穴低注入现象的成因及其对SiC LTT器件性能的影响的仿真研究工作。研究表明,p+n发射结空穴低注入现象对p长基区SiCLTT的不良影响主要表现在最小触发光强与开通延迟时间方面:对n长基区SiC L-TT的不良影响更多表现在通态压降方面。2.提出了p+n发射结空穴注入增强结构方案。依据p+n发射结空穴低注入现象的形成机理,结合SiC LTT的结构特点,采用双层n短基区、双层n缓冲层与NiO/SiC异质结等新结构,增强p+n发射结空穴注入能力,弱化受主杂质低电离率现象的不良影响,改善SiC LTT的性能。仿真结果表明,双层n短基区结构能够使p长基区SiC LTT的最小触发光强降低45%,最短开通延迟时间缩短1 1.8%;双层n缓冲层结构能够使n长基区SiC LTT的通态压降降低43.5%;NiO/SiC异质结结构能够使SiC LTT中p+n发射结空穴注入比提高约1.53×108倍。3.提出了n基区空穴输运增强结构方案。依据p+n发射结空穴低注入现象对SiC LTT特性的影响机制,结合SiC LTT的结构及制作工艺特点,采用n短基区、n缓冲层的梯度掺杂新结构,来增强n基区的空穴输运能力,弥补p+n发射结空穴注入能力弱的不足,改善SiC LTT的性能。仿真结果表明,变掺杂n短基区结构能够使p长基区SiC LTT的最小触发光强降低65%,最短开通延迟时间缩短33.7%;“7”形掺杂剖面n短基区结构能使p长基区SiC LTT的最小触发光强降低68.3%,最短开通延迟时间缩短50.3%;变掺杂n缓冲层结构能够使n长基区SiC LTT的通态压降下降44.9%;“7”形掺杂剖面n缓冲层结构能使n长基区SiC LTT的通态压降下降47.3%。4.提出了适用于SiC LTT的沟槽结隔离型放大门极结构。通过数值仿真的方法对沟槽结隔离型放大门极结构的作用机理,以及具有沟槽结隔离型放大门极的“7”形掺杂剖面n短基区SiC LTT特性进行了研究。结果表明,沟槽结隔离型放大门极结构能显著改善电阻隔离型放大门极结构面积使用率过低以及沟槽隔离型放大门极结构电场峰值过高等问题。5.设计并首次实现了双层n短基区SiC LTT的UV-LED触发。流片结果表明,所设计SiC LTT通态电流为10A时,通态压降约为4.97V;正向阻断电压为1000V左右时,漏电流低于20μA;在400V正向偏压时,所研制SiC LTT能被波长365nm、功率密度100mW/cm2的紫外光触发,且开通延迟时间小于15μs、阳极电压下降时间小于110ns。